Основные акустические параметры речевых сигналов

Основные звуки речи образуются следующим образом:

- гласные образуются при прохождении воздуха через голосовые связки. Акустические колебания гласных звуков носят периодический, близкий к гармоническому характер и могут изменяться в значительном частотном диапазоне;

- глухие согласные (сонорные, щелевые, взрывные) образуются за счет преодоления воздухом препятствий в носовой и ротовой полостях и носят характер как отдельных акустических импульсов, так и шумовых сигналов со сплошным спектром различной конфигурации;

- звонкие согласные образуются также как глухие, но при участии голосовых связок.

Таким образом, речевой сигнал представляет собой сложный частотно и амплитудно модулированный шумовой процесс, характеризующийся следующими основными статистическими параметрами: частотный диапазон; уровень речевых сигналов; динамический диапазон.

Частотный диапазон речи лежит в пределах 70...7000 Гц. Энергия акустических колебаний в пределах указанного диапазона распределена неравномерно. На рис. 1.8, кривой 1 представлен вид среднестатистического спектра русской речи. Следует отметить, что порядка 95 % энергии речевого сигнала лежит в диапазоне 175...5600 Гц

Важно отметить, что информативная насыщенность отдельных участков спектра речи неравномерна. Кривой 2 на рис 1.8 представлен вклад отдельных участков спектра речи в суммарную разборчивость.

Уровни речевых сигналов

В различных условиях человек обменивается устной информацией с различным уровнем громкости, при этом создаются следующие уровни звукового давления:

L, дБ S_сп, %

1 2 0.1

0.05

F, кгц

0.07 0.35 2.5 7

Рис. 1.8. Среднестатистический спектр русской речи

-тихий шепот 35...40 дБ;

- спокойная беседа 55...60 дБ;

- выступление в аудитории

без средств звукоусиления 65.. .70 дБ.

Динамический диапазон

Уровень речи в процессе озвучивания одного сообщения может меняться в значительных пределах. Разность между квазимаксимальными и квазиминимальными уровнями для различных видов речи составляет:

- дикторская речь 25.. .35 дБ;

-телефонные переговоры 35...45 дБ;

- драматическая речь 45.. .55 дБ.

Распространение акустических сигналов в помещениях и строительных конструкциях

При своем распространении звуковая волна, доходя до какой-либо преграды (границы двух сред) и взаимодействуя с ней, частично отражается от нее, а частично продолжает распространяться по преграде. Количество акустической энергии, прошедшей из одной среды в другую, зависит от соотношения их акустических сопротивлений (рис. 1.9).

ρ₁С₁= 41, (МПа·с)/м; ρ ₂С₂ = 30...40 ּ 10², (МПа·с)/м.

Е_отр ρ₁С₁ ρ ₂С₂

Е_пр

Е_пад

Рис. 1.9. Количество акустической энергии, прошедшей из одной среды в другую

В строительной акустике используются следующие основные понятия:

• коэффициент поглощения ;

• коэффициент отражения ;

• коэффициент звукопроницаемости ;

• звукоизоляция .

Таблица 1.1 Звукоизоляция основных строительных конструкций, дБ

Тип строительной конструкции	Центральные частоты октавных полос, Гц
	250	500	1000	2000	4000
Оштукатуренная стена толщиной 270 мм	44	51	58	64	65
Железобетонная стена толщиной 100 мм	40	44	50	55	60
Гипсобетонная перегородка толщиной 80 мм	33	37	39	44	44
Перегородка ДСП толщиной 80 мм	26	26	26	26	26